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二滩拱坝中孔弧形闸门止水的充水充气装置 |
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| 二滩拱坝中孔弧形闸门止水的充水充气装置 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 16:59:46  |
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1 前 言 二滩拱坝中部的18～23号坝段对称布置6孔泄洪中孔，在每孔的出口设有突扩式门槽的弧形工作闸门，闸门由液压启闭机启闭。在突扩式门槽上设有膨胀式液压变形止水（见图1），依靠库水或充压设备在止水的背腔加压，使止水伸出达到封水的目的。止水依靠自身的弹性自动复位。
2 组成与功能
中孔弧形闸门液压变形止水的充水充气装置由取水口、滤水器、空压机、储气罐、弧形闸门门槽、水封以及管路、阀门等组成（见图2）。取水口将库水引入滤水器，滤水器将过滤的清水通过阀门控制向液压变形止水的背腔内充水，另外，还为空压机提供冷却用水。空压机向储气罐提供1.5MPa的压缩空气，当库水位较低或闸门关闭时，储气罐向液压变形止水的背腔提供压缩空气，止水在气压力作用下伸出与弧门压紧止水。在正常情况下，当闸门开启时，关闭进水，储气罐向液压变形止水的背腔充气将水排出，液压变形止水缩回原位与弧门分开，即可开启闸门。
2．1 取水口
在拱坝上游面的18～23号坝段，从1139.5～1143.0m高程分别设有6个取水口。取水口为6个栅条结构的圆形滤水罩，通过6根φ60的镀锌钢管引入中孔启闭机室内。滤水罩与取水管安装后随大坝混凝土浇筑被埋在坝体内。进入中孔启闭机室内的6根取水管通过法兰连接汇合到一根φ885的取水总管。库水通过滤水罩、取水管进入滤水器。
2．2 滤水器
滤水器采用FZLQ－80型，由执行机构及自动控制机构组成。执行机构由电动减速装置、滤水器本体及电动排污阀组成。自动控制机构由安装在滤水器本体上的差压控制器及安装在滤水器附近墙上的电气控制箱组成。滤水器具有自动过滤、清污、排污功能，可根据用户的清污要求，通过控制机构实现自动控制和手动控制滤水器清污、排污。自动控制清污分为定时清污和差压控制清污，定时清污时间继电器可设定动作时间为2～24小时，差压清污控制器动作值可设定为0.03～0.07MPa。FZLQ－80型自动滤水器的工作压力为0.3～1.6 MPa，水过滤精度为φ0.1mm，设计流量54m3／h。
2．3 空气压缩机
空压机采用3LCl－6／15型，共2台，互为备用。3LCl－6／15空压机的电机功率为55kW，额定压力为1.5 MPa，排气量6m3／min。空压机可在1.5MPa额定工作压力下长期连续稳定地运行或间断运行。每台空压机除了本机的气温、油压保护的控制箱外，还设有一台自动联锁控制箱对两台空压机进行自动控制。主、备机可以任意切换并均可由自动状态切换至手动状态，进行手动操作。主、备机的自动起停及保护采用电接点压力表控制。当储气罐处压力降低至1.3MPa时，主空压机自动启动，压缩机正常工作，向储气罐送气。系统压力达到额定值1.5MPa时，主空压机停机。当储气灌处压力降低到1.2MPa时，备用空压机自动投入运行，运行方式同主空压机。当出现储气罐压力低至1.1MPa或压力高至1.55MPa、排气温度高、润滑油压低或电机过载等情况时，可自动报警。空压机的主机和备机的运转状态和故障、储气罐压力、控制系统电源状态等信号均送往计算机监控系统。
2．4 储气罐和气水分离器
储气罐和气水分离器均为压力容器。储气罐的进出气管均在筒身的侧面且两者互成180°，其管径均为DN80。采用DN80、PN1.6MPa法兰与外部连接。储气罐工作压力为1.6MPa，容积为3m3，其外径约为φ1200mm。气水分离器设在空压机与储气罐之间，可自动或手动排污。
2．5 闸门门槽、止水、充水充气管路与阀门
弧形闸门门槽由门楣、侧轨、底坎、压板等组成。在现场采用卧式拼装成整体，总重34.2t。门槽型式为突扩式，外形尺寸为宽7100mm，高6500mm，弧面半径10085mm。
门槽顶部设有进水口与出水口，通过预埋管路分别与中孔启闭机室内的充水管路和排水管路相连。
液压变形止水为山字环形橡皮，宽200mm，高90mm，沿门槽四周的水封槽用压板固定，安装后的剖面图见图1。当门槽进水口通入高压水时，止水伸出与弧门的面板压紧，达到止水目的。当高压空气经进水口将液压变形止水背腔的水排出后，止水缩回原位。
充水充气管路采用DN80镀锌钢管，水、气的通入由电磁阀、常开阀门、逆止阀及电接点压力表（D）控制（参见图2）。图中A、E为常开电磁阀，B、C为常闭电磁阀。A、B、C、D电磁阀的开闭由中孔弧门液压启闭机控制屏内的可编程序控制器（PLC）控制。当发出开启闸门命令后，在PLC的控制下关闭阀A，停止充水。同时，打开阀C和B，储气罐内的高压空气通过C、E阀进入液压变形止水的背腔，将存水通过阀B排出。经过约5min后关闭阀E、C，打开阀A，此时背腔的存水已排净，止水缩回原位与弧门脱开，启动液压启闭机开启闸门至全开位置。当发出关闭闸门命令后，在PLC的控制下，启动液压启闭机关闭闸门至全关位置。打开阀E，关闭阀B，经过滤水器的水经阀A、E进入槽内，同时打开阀C加压，当压力表D压力达到1．2MPa时，关闭阀C，停止加压。当压力降至0．6MPa时，打开阀C加压，保证有足够的水压将闸门面板压紧止水。
3 存在的主要问题及改进方法
3．1 液压变形止水背腔的排水
液压变形止水充气、充水的管路布置见图2。安装完成后进行充水充气试验时发现，止水能正常伸出封水，但在排水时无法排净液压变形止水背腔的存水，下部止水不能全部缩回。其原因是高压气经门槽出水口直接排出（见图3）。如果能按图安装则可解决上述问题，但由于门槽及进、排水管已被浇筑在大坝混凝土中，已无法按图4方法进行改进。
按设计要求，弧门面板与门槽水封压板的间隙为10mm，水封正常封水时外伸高度为15mm（见图1），即与弧门面板的压缩量为5mm。在中孔弧门水封试运行后，实测门槽下部水封在排水后仍外伸15mm，这样在弧门关闭时弧门将会切压水封，造成水封损坏。经研究，采用了对弧门面板底缘部位倒棱处理的方法。即沿弧门面板底缘（宽约6600mm）进行打磨，打磨高度50mm，打磨底缘最大厚度6mm。经处理后，弧门面板底缘与伸出水封间有1mm间隙，弧门可正常开闭。
3．2 电磁阀
充水、充气管路中的A、B、C、D原设计均为ZCWF型电磁阀。在中孔弧门作充水充气试验时，发生过两次因电磁阀短路而烧坏液压启闭机控制屏内的输出模块事故。经检查，ZCWF型电磁阀内设有一整流桥堆，220V交流电长期通电工作时容易被击穿，造成短路故障。查看液压启闭机电气原理图，发现电磁阀A、B、C、D与输出模块间缺少短路保护装置，当电磁阀回路发生短路故障时，短路电流会通入输出模块，造成输出模块烧坏。为了保护充水、充气系统的可靠运行，经研究采用了西安电磁阀厂生产的ZCWF型全不锈钢电磁阀对A、B 、C、D全部进行了更换。该ZCWF型电磁阀可直接通入220V交流电压工作（不带整流桥堆装置），电磁阀线圈经过防潮处理，不易发生故障。另外，对液压启闭机控制屏内进行了改造，增加了一些中间继电器，当A、B 、C、D电磁阀发生短路故障时，可保护输出模块不会被烧坏。经改进后运行至今尚未发生过问题。
3.3 空压机
3LCI-3/15型空压机为50～60年代的产品.为满足中孔弧形闸门液压变形止水的工况要求,虽经厂家及安装单位多次改进,其初期运行尚可,但运行一段时间后,密封圈严重磨损,冷却效果较差,排气温度偏高,加之传动方式为皮带传动,给可靠运行带来较多的不利条件,目前拟改用H×P50s螺杆式空压机.
4 结语
二滩拱坝汇洪中孔弧形闸门采用膨胀式液压变形止水,在水压作用下外抻15mm,与弧门有5mm的压缩量.在弧门有一定变形的情况下,止水也能与弧站压紧,封水效果很好.止水在开、闭弧门时缩回位，即开、闭弧门时弧门面板与止水间不会产生摩擦，不仅可提高止水使用寿命，带可减小弧门的启动力，膨胀式液压变形止水装置近年来在国内工程中已有采用，作为一项新的技术，尚需不断完善。
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